JPS6242598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たばこの原料処理装置に関する。

一般に、たばこ製造工程において、原料葉たば
こは、まず一枚ずつ解きほぐされ、次いで調湿機
で水および蒸気によつて柔軟性が付与された後、
除骨機で葉肉部（以下ラミナと記す）と葉脈部
（以下中骨と記す）にはく離され、分離機でラミ
ナと中骨に分離される。ラミナは長期間貯蔵中に
変敗や発ばいが生じないようその水分を12％に乾
燥され、たるその他の容器に梱包（以上の工程を
原料処理工程という。）された後、熟成のため長
期間貯蔵される。熟成を終了したラミナは葉組、
配合、加香等の工程を経てたばこ刻に截刻され
る。

上記の原料処理工程において、葉たばこは除骨
機によつてラミナと中骨にはく離されるが、この
はく離の程度によつては原料歩留りや品質に大き
な影響をおよぼす。すなわち、葉たばこはラミナ
と中骨にはく離される際、大きな機械的作用を受
けるので、葉たばこの有している物理的性質（こ
の物理的性質は葉たばこの有している水分および
温度によつてほぼ決まる）および除骨機の機械的
衝撃によつてはラミナと中骨が充分にはく離され
なかつたり、あるいは逆にはく離が過度に行なわ
れてラミナが細粉化されたりする。

従つて、原料処理工程においては、品質に影響
を与える因子、すなわち除骨機に供給される葉た
ばこの水分と温度をその葉たばこに適当な値に制
御し、さらに除骨機の中に入つている葉たばこに
与える機械的衝撃力をその葉たばこに適した大き
さを制御することが重要である。

従来はこれらの操作を人手によつて行なつてい
た。この人手による方法は、あらかじめ決められ
た操作条件表に従つて調湿機の水および蒸気の操
作弁を操作することにより除骨機に供給される葉
たばこの水分と温度を適切な値に調整し、またグ
リツドのピツチが異なるバスケツトを交換するこ
とにより除骨機内で葉たばこに与える機械的衝撃
力を適切な大きさに調整するものであつた。

しかし、上述の人手による方法にあつては、葉
たばこ個有の物理的性質が生産地、生産された年
の気象条件等により大きく変わるため、これにあ
わせて葉たばこの除骨に適した水分、温度あるい
は除骨機内での機械的衝撃力をあらかじめ決める
ことは非常に手間がかかること、及び除骨機のバ
スケツトを時々刻々変化する葉たばこの性質にあ
わせて交換することは実際には不可能であること
等の理由により、所定サイズ以下のラミナの生出
をおさえて品質を管理することは非常に困難であ
つた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、原料葉たばこの物理的性
質にあわせて除骨機に投入される葉たばこの水分
および温度と除骨機内での機械的衝撃力を最適値
に制御して、所定サイズ以下のラミナの生出を可
及的に少なくすることができるたばこの原料処理
装置を提供することである。

上記目的を達成するため本発明によりなされた
たばこの原料処理装置は、第１図の基本構成図に
示す如く、原料葉たばこを水分および温度を付与
する調湿機Ａと縦続配列された複数段の回転除骨
機B₁〜Ｂ_oとを備える。回転除骨機B₁〜Ｂ_oはグリ
ツドを有するグリツド部材とスレツシングギヤを
有する中心部材とを具備する。第１段回転除骨機
B₁が調湿度機Ａからの葉たばこを受け入れ、該
葉たばこにグリツドとスレツシングギヤとにより
機械的衝撃力を与えて葉たばこからラミナをはく
離する。第１段回転除骨機ではく離されたラミナ
はその後の分離機C₁により分離され、該ラミナ
を分離した残部が次段の回転除骨機に送られ、そ
こで再度ラミナがはく離される。以下、ラミナの
はく離と分離がｎ段の回転除骨機Ｃ_oとその後の
分離機Ｃ_oまで各段において繰返し行われる。

上記調湿機Ａにおいて葉たばこに付与する水分
および温度を制御する水分及び温度制御手段Ｄ
と、上記第１段回転除骨機C₁のグリツド部材あ
るいは中心部材の回転数を制御する回転制御手段
Ｅとが設けられ、水分及び温度制御手段Ｄ及び回
転制御手段Ｅは、設定値発生手段Ｆが発生する設
定値に基づき制御を行う。

上記設定値発生手段Ｆが発生する複数の設定値
による制御により得られるラミナに基づき上記演
算手段Ｇが算出する所定サイズ以下のラミナの生
出割合を所定の条件のもとで判定手段Ｈが判定し
て、該判定結果により上記設定値発生手段Ｆに更
に新しい設定値を発生させるか否かを決定するよ
うになつている。

以上により、調湿機Ａ及び第１段回転除骨機
B₁を所定サイズ以下のラミナの生出割合が最少
となるような水分、温度及び回転数でそれぞれ動
作させることができる。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第２図はたばこの原料処理工程を示しており、
供給機１から供給された葉たばこは流量制御機２
によつて流量が一定値に制御され調湿機３に供給
される。ここで葉たばこは加水ノズル２５および
蒸気ノズル２６から噴霧される水および蒸気によ
つて除骨に必要な柔軟性を付与される。調湿を終
えた葉たばこは除骨機５，９，１２，１４によつ
てラミナと中骨にはく離され、さらに分離機６，
７，８，１０，１１，１３，１５，１６，１８に
よつて分離される。

なお、第１図中４，２１はフイーダ、１７は集
合コンベヤ、２０はサンプラ、２２はラミナの大
きさを測定するラミナサイズ測定機、２３，２４
はサイロ、２７，２８はラミナの流量を測定する
計重機である。

上述の除骨機５，９，１２，１４は第３図に示
すように、所定のピツチでグリツド２９を配置し
た円筒状のグリツド部材３０内に、外周面にスレ
ツシングギヤ３１を多数配置した円錐台状の中心
部材３２を挿入し、かつ該グリツド部材３０をケ
ーシング３３で囲繞して構成されていて、グリツ
ド部材３０を回転させてグリツド部材３０と中心
部材３２との間に葉たばこを投入すると、葉たば
こにグリツド２９とスレツシングギヤ３１から機
械的衝撃力が作用し、葉たばこがグリツド２９間
から出てグリツド部材３０とケーシング３３との
間の空間に入るときにラミナと中骨にはく離され
る。

この除骨機５，９，１２，１４は、グリツド部
材３０の回転数（グリツド回転数）を変化させる
ことにより、相対グリツドピツチ（グリツド２９
とスレツシングギヤ３１との相対的な間隔）を変
えて、葉たばこに作用する機械的衝撃力を可変す
ることができる。換言すれば、グリツド回転数を
変化させることにより相対グリツドピツチを変え
てスレツシング率を可変することができる（第４
図参照）。ここで、スレツシング率とは、全ラミ
ナと一段目の除骨機５によつて生出するラミナと
の比（ラミナ生出比）に分離機により決まつた定
数を乗算したものをいう。例えば、スレツシング
率75％とは、第１段目の除骨機５で全ラミナの75
％をはく離することをいう。

なお、グリツド部材３０を固定して中心部材３
２を回転させるように構成してもよい。この場
合、中心部材３２の回転数（スレツシングギヤ回
転数）を変化させてスレツシング率を可変する。

第５図は本発明の制御装置の一例を示すブロツ
ク図である。同図によると、調湿機３の入口部に
は、水分検出部１０１と温度検出部１０２と流量
検出部１０３が配置されていて、調湿機３に搬送
される葉たばこの水分、温度、流量が測定され、
この測定値が演算器１０５に入力される。演算器
１０５では該測定値と葉たばこに付与する水分の
設定値（この設定値はPiD型調節計１０６に設定
される。）に基づいて加水量を算出する。この算
出値はPiD型調節計１０７のカスケード設定値と
なる。

一方、調湿機３の出口部には水分検出部１０４
が配置されていて、水分付与後の葉たばこの水分
が測定され、この測定値がフイードバツク信号と
してPiD型調節計１０６に入力される。

PiD型調節計１０６には葉たばこに付与する水
分の設定値がセツトされていて、この設定値と上
記測定値とを比較し、偏差がある場合にはPiD補
償を行ない信号を出力する。この出力信号は上述
の演算器１０５の信号（算出値）に加算され、こ
れによりPiD型調節計１０７のカスケード設定値
が修正される。

前述の加水ノズル２５には操作弁１０９が設け
られていて、PiD型調節計１０７の出力信号によ
り制御される。操作弁１０９により操作される加
水量は流量検出部１０８により測定され、この測
定値とカスケード設定値との間に偏差がある場合
にはPiD型調節計１０７によりPiD補償が行なわ
れる。

また、調湿機３の出口部には、水分検出部１０
４の外に温度検出部１１０が配置されていて、調
湿機３から送り出された葉たばこの温度が測定さ
れ、この測定値がフイードバツク信号としてPiD
型調節計１１２に入力される。

PiD型調節計１１２には葉たばこに付与する温
度の設定値がセツトされていて、この設定値と上
述の測定値とが比較され、偏差がある場合はPiD
補償を行ない信号を出力する。この出力信号は、
前述の蒸気ノズル２６に設けた操作弁１１５を制
御するPiD型調節計１１３のカスケード設定値と
なる。操作弁１１５により操作される蒸気量は流
量検出部１１４により測定され、この測定値とカ
スケード設定値との間に偏差がある場合にはPiD
型調節計１１３によりPiD補償が行なわれる。

前述の除骨機５，９，１２，１４のうち第１段
目の除骨機５のグリツド回転数は回転計１１６に
よつて測定され、この測定値はPiD型調節計１１
７に入力される。

PiD型調節計１１７には除骨に必要な最適グリ
ツド回転数が設定されていて、該設定値と上述の
測定値との間に偏差がある場合にはPiD補償を行
なつて回転数制御用モータ１１８に信号を出力す
る。

除骨機５，９，１２，１４で葉たばこからはく
離されたラミナは、分離機６，７，８，１０，１
１，１３，１５，１６，１８、により中骨と分離
された後、振動式ふるい分け機１２０に送られ
る。この振動式ふるい分け機１２０はメツシユの
異なる二つのふるい１２１，１２２を重ね合せて
構成されていて、例えば25mm以上のラミナはふる
い１２１によりふるい分けられ、13〜25mmのラミ
ナはふるい１２２によりふるい分けられる。各ふ
るい１２１，１２２によつてふるい分けられたラ
ミナの流量は計重機１２４，１２５，１２６によ
つて測定され、この測定値はラミナサイズ測定機
２２に入力されて13mm以下ラミナの生出割合が算
出される。

ラミナサイズ測定機２２での算出値は演算制御
器１２７にフイードバツク信号として入力され、
該演算制御器１２７ではこのフイードバツク信号
に基づいて前述のPiD型調節計１０６，１１２，
１１７に設定する最適値を算出する。

ここで、演算制御器１２７の動作を更に詳細に
説明する前に、第６図を参照して除骨機５，９，
１２，１４に投入される葉たばこと13mm以下のラ
ミナの生出割合との関係を説明し、また第７図を
参照して第１段目の除骨機５のスレツシング率と
13mm以下ラミナの生出割合との関係を説明する。

第６図によれば、13mm以下ラミナの生出割合は
放物線に従つて変化する。この場合、水分が17％
程度のとき13mm以下ラミナの生出割合が最少とな
る。また、温度と13mm以下ラミナの生出割合との
関係も同様の傾向にあり、温度60℃のときに最少
となる。

また第７図によれば、１段目の除骨機５のスレ
ツシング率を増加するとこれにともない除骨機５
における13mm以下ラミナの生出割合も増加する
が、２第目以降の除骨機９，１２，１４にかかる
負荷は減少するため、２段目以降の除骨機９，１
２，１４で生出する13mm以下ラミナは減少する。
従つて、１段目の除骨機５のスレツシング率を増
加するとこれにともない除骨機５，９，１２，１
４全体の13mm以下ラミナは放物線に従つて変化す
る。この場合、第１段の除骨機５のスレツシング
率を75％にすると、除骨機５，９，１２，１４全
体での13mm以下ラミナの生出割合が最少となる。

これらの関係は葉たばこの生産地や生産時の気
象条件及び物理的性質等により変化するので、前
述の演算制御器１２７では、ラミナサイズ測定機
２２からのフイードバツク信号（13mm以下ラミナ
の生出割合）に基づいて最適操作条件を求める山
登り法の一つであるシンプレツクス法によりPiD
型調節計１０６，１１２，１１７に設定する水
分、温度、グリツド回転数の最適値を探索する。

第８図は、所定サイズ以下のラミナの生出割合
を所定の条件のもとで判定する判定手段として働
く演算制御器１２７の動作を示すフローチヤート
である。同図によると、第１工程でまず過去の操
業状態から最適と思われる操作条件Xij（水分、
温度、グリツド回転数）を設定する。このとき、
水準の組み合わせは、結果が交絡しないように考
慮する。

次いで、第２工程で操業状態に極端な悪影響を
及ぼさないような操作条件の変更幅（δｊ）を設
定する。そして、第３工程で最適操作条件を中心
に他の操作条件を下式に基づいて計算する。

Ｘ_ij＝Ｘ_ij±δ_j ここで、ｉは水準（ｉ＝１〜３） ｊは操作因子（ｊ＝１〜３） ｊ＝１は水分、ｊ＝２は温度、ｊ＝３はグリツ
ド回転数である。

次の第４工程で、水準１から水準３までの実験
を行なうため、まず水準１を設定する。次いで、
第５工程で操作条件（Ｘ_ij）をPiD型調節計１０
６，１１２，１１７に設定する。そして、第６工
程でラミナサイズ測定機２２により、上記第５工
程のレスポンスが現われ、測定値が得られるまで
時間を待つ。この時間経過後、第７工程でラミナ
サイズ測定機２２から測定結果を入力する（測定
値のサンプリング間隔は１秒、サンプリング数は
180個である。）。次いで、第８工程でこの測定結
果に基づいて平均値およびバラツキを計算する。
そして、第９工程で第２水準、第３水準について
上記第５工程〜第８工程を繰り返す。次いで第10
工程で３つの水準について行なつた結果を統計的
手法により有意差検定（Ｆ検定）を行なう。そし
て、第11工程で平均値間に有意差があるかないか
の判別を行なう。有意差があれば次の第14工程に
進み、有意差がなければ次の第12工程に進む。

第12工程では、上記第４工程〜第８工程の実験
回数（Ｎ）に１を加算する。次いで、第13工程で
この実験回数（Ｎ＋１）とあらかじめ設定された
実験回数とを比較する。設定された実験回数より
少ない場合には水準１から実験を繰り返す（水準
１、２、３について第５工程〜第８工程を実行す
る）。この場合、過去のデータは統計的検定を行
なう際、再度使用される。一方、設定された実験
回数を越した場合には実験を中止する。この後、
第14工程で３水準の平均値のうちから最大値（最
も悪いレスポンスを与える操作条件での平均値）
を求める。そして、第15工程で最も悪いレスポン
スを与える操作条件を捨て、新しい水準を下式に
基づいて算出する。

Ｘ_i＝（１＋α）_i−Ｘ_inio ここで、Ｘ_iは因子の新しい操作条件 _iは前回のｉ因子の最も悪いレスポ
ンスを与えた操作条件を除く操作条件
の平値 Ｘ_inioは前回のｉ因子の最も悪いレス
ポンスを与えた操作条件 αは定数 である。

この後、第16工程で新しい操作条件をPiD型調
節計１０６，１１２，１１７に設定する。次い
で、第17工程で第６工程と同様にラミナサイズ測
定機２２により第16工程でのレスポンスが現わ
れ、測定値が得られるまで時間を待つ。この時間
経過後、第18工程でラミナサイズ測定機２２から
測定結果を入力する（測定値のサンプリング間隔
は１秒、サンプリング数は180個である）。次い
で、第19工程でこの測定結果に基づいて平均値お
よびバラツキを計算する。然る後、第20工程で今
回の実験結果と前記の２水準の実験結果により有
意差検定を行ない、差があれば上記第14工程にも
どり、また差がなければ上記第12工程にもどる。

このようにPiD型調節計１０６，１１２，１１
７に設定する設定値を変えてラミナをはく離する
実験を繰り返しながら13mm以下ラミナの生出割合
が最少となる設定値を求める（第９図参照）。

上述のように演算制御器１２７で求めた水分、
温度、グリツド回転数の最適値をPiD型調節計１
０６，１１２，１１７に設定した葉たばこをラミ
ナと中骨にはく離すると、従来の人手による方法
に比して13mm以下ラミナの生出割合を２％程度下
げることができる。

上述の装置では、全ての除骨機５，９，１２，
１４によつてはく離されたラミナから13mm以下ラ
ミナの生出割合を測定するので、最適点への収束
が早い反面レスポンスがおそい。そこで、レスポ
ンスを早くするために、第１０図に示すように第
１段目の除骨機５ではく離されたラミナから13mm
以下ラミナの生出割合を測定する。すなわち、除
骨機５ではく離されたラミナを13mm目のふるい機
１２８に送り、ここで13mm以下ラミナをふるい分
け、ふるい分けたラミナの流量を計重機１２９
ａ，１２９ｂで測定し、この測定結果に基づいて
ラミナサイズ測定機１３０により13mm以下ラミナ
の生出割合を測定する。この場合、第７図に示す
ように第１段目の除骨機５でのスレツシング率を
下げて13mm以下ラミナの生出割合を減少させて
も、全ての除骨機５，９，１２，１４での13mm以
下ラミナの生出割合は逆に増加するので13mm以下
ラミナの生出割合の最終目標値をあらかじめ演算
制御器１２７に設定しておき、該最終目標値に近
づくように水分、温度、グリツド回転数を探索す
る。

なお、前述の演算制御器１２７は、計重機２７
の測定結果（２段目以降の除骨機９，１２，１４
ではく離されたラミナの流量）と計重機２８の測
定結果（全ての除骨機５，９，１２，１４ではく
離されたラミナの流量）を入力して除骨工程全体
ではく離されたラミナの流量と第１段目の除骨機
５ではく離されたラミナの流量の比率（ラミナ生
出比）を算出する演算器１３１からの信号をフイ
ードバツク入力として、水分、温度、グリツド回
転数の最適値を探索する機能も具備している。

上記実施例では、シンプレツクス法に従つて最
適値を求める演算制御器１２７を使用する場合を
示したが、これに限定されずエボツク法に従つて
最適値を求める演算制御器を使用してもよい。

また、ラミナサイズ測定機２２，１３０により
13mm以下ラミナの生出割合を測定する場合を示し
たが、この数値に限定されるものではなく、要は
後工程において品質に悪影響を及ぼすようなサイ
ズのラミナの生出割合を測定することである。

以上説明したように本発明によれば、回転除骨
機によりはく離されたラミナ中の所定サイズ以下
のラミナの生出割合を求め、該生出割合を所定の
条件のもとで判定してその結果により調湿機の水
分及び温度並びに第１段回転除骨機の回転数を制
御する設定値を自動的に決定し、このことにより
所定サイズ以下のラミナの生出割合が可及的に少
なくなるような品質管理を簡単に行えるようにな
り、従来の人手によるものに比べて所定サイズ以
下のラミナ生出割合を大幅に下げることが可能と
なつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるたばこの原料処理装置の
基本構成を示すブロツク図、第２図乃至第１０図
は本発明の装置の一実施例を示し、第２図はたば
こ原料処理工程全体のブロツク図、第３図は回転
除骨機の一部切欠斜視図、第４図、第６図及び第
７図は品質特性を示すグラフ、第５図は本発明の
装置の一例を示すブロツク図、第８図は第５図中
の演算制御器の動作を説明するためフローチヤー
ト、第９図はシンプレツクス法の説明図、第１０
図は本発明の装置の他の実施例を示すブロツク図
である。 Ａ……調湿機、B₁〜Ｂ_o……回転除骨機、C₁〜
Ｃ_o……分離機、Ｄ……水分及び温度制御手段、
Ｅ……回転制御手段、Ｆ……設定値発生手段、Ｇ
……演算手段、Ｈ……判定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料葉たばこに水分および温度を付与する調
   湿機と、 各段が、グリツドを有するグリツド部材とスレ
   ツシングギヤを有する中心部材とを具備し、グリ
   ツド部材または中心部材の少なくとも一方の回転
   により、前記調湿機から受け入れる葉たばこにグ
   リツドとスレツシングギヤとにより機械的衝撃力
   を与えて葉たばこからラミナをはく離する縦続配
   列された複数段の回転除骨機と、 各段の回転除骨機によりはく離されたラミナを
   分離して残部を次段の回転除骨機に送る分離機
   と、 前記調湿機において葉たばこに付与する水分お
   よび湿度を制御する水分及び温度制御手段と、 第１段の前記回転除骨機のグリツド部材あるい
   は中心部材の回転数を制御する回転制御手段と、 前記水分及び温度制御手段と回転制御手段とに
   よる制御の設定値を発生する設定値発生手段と、 前記回転除骨機により分離されたラミナの流量
   と該ラミナ中の所定サイズ以下のラミナの流量と
   により所定サイズ以下のラミナの生出割合を算出
   する演算手段と、 前記設定値発生手段が発生する複数の設定値に
   基づく制御時に前記演算手段が算出する所定サイ
   ズ以下のラミナの生出割合を所定の条件のもとで
   判定する判定手段とを備え、 前記判定手段の判定結果により前記設定値発生
   手段に更に新しい設定値を発生させるか否かを決
   定するようにした、 ことを特徴とするたばこの原料処理装置。 ２ 前記演算手段が第１段目の回転除骨機ではく
   離されたラミナ中の所定サイズ以下のラミナの生
   出割合を演算することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のたばこの原料処理装置。 ３ 前記演算手段が全ての回転除骨機ではく離さ
   れたラミナ中の所定サイズ以下のラミナの生出割
   合を演算することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のたばこの原料処理装置。